JP4095159B2 - 光通信システム及び光増幅システム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、２本の光ファイバ線から成る、信頼性を改良した、光学的に増幅された光通信システム、及び光学的増幅システム、及び信頼性を改良した光通信システム又は光増幅システムの方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、光学的に増幅された長距離の光通信システムは、益々一般的になりつつある。実際上、長距離の通信システムにおいて、信号の減衰を無くすために、光電子変換器及び電子再生器／リピータに対する魅力的な代替手段として周期的な光増幅器が使用されている。その結果、極めて信頼性が高く、しかも低コストの光増幅システムを開発することに多大の関心が寄せられるに至っている。
【０００３】
海中で使用する場合のように、通信システムに容易にアクセスできないときに、この信頼性は特に重要である。
【０００４】
比較的低コストにて高品質の光増幅を可能にするため、希土類金属でドープされた光増幅ファイバが開発されている。ドープした増幅ファイバの内、エルビウムでドープしたファイバの場合に優れた結果が得られている。ドープした光増幅ファイバに対しレーザポンプを使用してエネルギが提供される。このドープした増幅ファイバ及びレーザポンプは、波長分割マルチプレクサ（ＷＤＭ）を使用して光ファイバ内に一体化することができる。このポンプレーザは、希土類イオンの変換を介して、希土類イオンをより高エネルギ準位に励起して、適当な増幅媒体を形成する。これにより、エルビウムでドープした増幅ファイバの入力側における信号の増幅が誘導した放出体により為される。
【０００５】
レーザポンプは、増幅システム内における唯一の活性構成要素であるため、このレーザポンプは劣化し、又は故障する可能性が大きい。かかる故障が生ずると、光増幅器、従って、光通信システムが不作動になる可能性がある。かかる欠点を無くすため、レーザポンプの故障、又は劣化による影響を制限することのできる光通信システムを設計すべく幾つかの技術が開発されている。
【０００６】
光増幅器の故障を軽減するため、冗長性が数多く示唆されている。
【０００７】
ベルガノ（Ｂｅｒｇａｎｏ）及びその他の者に対して付与された米国特許第５，１７３，９５７号は、光ファイバ増幅器に対するレーザポンプの冗長性に関するものであり、この場合、３ｄＢの光カプラーを介して少なくとも２つのレーザダイオードが結合され、ポンプパワーが２つの１段の光ファイバ増幅器の各々に同時に供給される（添付した図８）。レーザダイオードポンプの１つが故障したならば、その他のレーザダイオードポンプが光ファイバ増幅器の各々にパワーを提供する。このように、１つのレーザポンプが故障したならば、２つの１段光ファイバ増幅器の各々の励起パワーが５０％低下することになる。
【０００８】
ガイレス（Ｇｉｌｅｓ）及びその他の者に対して付与された米国特許第５，２４１，４１４号には、レーザ列からのポンプビームがスターカプラーにより共に混合されて、複数の複合ポンプビームを形成する、光増幅器の群が開示されている。これら複合ポンプビームの各々は、光増幅器の群における１つの特定の光増幅器のポンプポートに分配される。
【０００９】
デラボックス（Ｄｅｌａｖａｕｘ）に対して付与された米国特許第５，２５３，１０４号には、釣り合ったドープ光ファイバ増幅器が開示されている。図７には、同一の光ファイバ線に沿って段状に配置された、前置増幅器の第一の段と、パワーブースタの第二の段とから成る増幅器が示されている。この形態において、節約的な配置を可能にするため、ポンプ源を共用してポンプ信号が第一及び第二の段の間にて分配され且つ結合される。
【００１０】
公告された英国特許第２，２７２，２０２−Ａ号には、その増幅ファイバが２つの部分に分割され、共にレーザダイオードにより励起される２つの増幅器の段が存在するようにした、ダイオード励起式の光ファイバ増幅器が開示されている。冗長性が得られるように、第二のダイオードを含めることができ、その出力は、一対の偏光ビームスプリッタ／組み合わせ体を介して結合される。
【００１１】
公開された国際特許出願第９２／０５６４２号には、作用ファイバの各々がポンプ信号に対して少なくとも１つの入力を有するように光通信線に結合された１つ以上の作用ファイバを有する光ファイバ増幅器が開示されている。光ファイバ増幅器は、それぞれのポンプレーザに結合された複数の入力を有する光組み合わせ回路網を備えている。組み合わせ回路網の出力は、作用可能なファイバにおけるポンプ信号入力に結合される。この回路網は、ポンプレーザから追加された光エネルギを組み合わせ得るようにされ、幾つかのポンプレーザから組み合わせ回路網の出力の各１つにおける光エネルギが発生する。
【００１２】
上述した解決策の更なる改良として、２段の光増幅器の場合、２つのレーザポンプにより信頼性を得ることができる。レーザポンプの各々は、上記の光増幅器の双方の段に接続される。図１に図示するように、光ファイバ４０２用の光増幅器は、第一段の増幅ファイバ４０４と、第二段の増幅ファイバ４０６と、第一のＷＤＭ４０８と、第二のＷＤＭ４１０と、カプラー４１２と、レーザポンプ４１４、４１６とを備えている。この場合、レーザポンプ４１４、４１６からの励起信号は、カプラー４１２により結合され、該カプラーは、その結合された励起信号をＷＤＭ４０８、４１０を介して第一段４０４及び第二段４０６に分配する。第一のＷＤＭ４０８は、光ファイバ４０２を励起信号と相互に接続する。このようにして、第一段の増幅ファイバ４０４は励起されて、このため、光ファイバ４０２から受け取った信号が増幅される。同様にして、第二のＷＤＭ４１０は、励起信号を受け取り、このため、第二段の増幅ファイバ４０６が励起される。従って、第二段の増幅ファイバ４０６は、第一段の増幅ファイバ４０４から受け取った信号を増幅する。
【００１３】
しかしながら、上記の増幅器において、１つのレーザポンプが故障すると、励起パワーが５０％減少することになる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、通信線の各々に図１に図示した２段の光増幅器が設けられる、２本の線から成る光通信システムと比較して、何ら追加的なコストを必要とせずに、２本の光ファイバ線から成る光通信システムの各光ファイバ線における励起パワーの上記、５０％の低下を制限することを目的とするものである。
【００１５】
より具体的には、本発明の一つの目的は、２本の光ファイバ線と、第一の光通信線を通じて少なくとも１つの信号を伝送する第一の送信機と、第二の光通信線を通じて少なくとも１つの信号を伝送する第二の送信機と、該第一及び第二の通信線の各々における少なくとも１つの２段の増幅器と、増幅器の上記段に対し励起信号を提供するレーザポンプと、第一の光通信線から信号を受け取る第一の受信機と、第二の光通信線から信号を受け取る第二の受信機とを備え、１つのレーザポンプの起こり得る故障により光ファイバ線の各々における励起パワーの低下が５０％以下に制限されるような方法にて信頼性が増すように光通信システムの信頼性を改良することである。
【００１６】
本発明の第二の目的は、２本の光ファイバ線と、各通信線における少なくとも１つの２段の増幅器と、増幅器の上記段に対して励起信号を提供するレーザポンプとを備え、１つのレーザポンプの起こり得る故障により光ファイバ線の各々における励起パワーの低下が５０％以下に制限されるような方法にて信頼性が増すように光通信システムの信頼性を改良することである。
【００１７】
本発明の第三の目的は、２本の光ファイバ線と、各通信線における少なくとも１つの２段の増幅器と、増幅器の上記段に対して励起信号を提供するレーザポンプとを備える増幅器において、レーザポンプの故障に起因する利得の損失及び騒音の増大が実質的に制限されるように、増幅装置を改良することである。
【００１８】
本発明の更に別の目的は、第一及び第二の光ファイバ線を備える光通信システムにおいて、１つのレーザポンプの起こり得る故障により、光ファイバ線の各々における励起パワーの低下が５０％以下に制限されるように光通信システムにてレーザ励起信号を提供する方法を改良することである。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
以下に説明する光通信システム、増幅システム及び方法により上記及びその他の目的は達成される。
【００２０】
上記の目的は、光ファイバ線の各々にて２段の増幅器の少なくとも１段に対し第一の励起信号を提供する単一のレーザ励起システムを提供することにより、達成されることが分かった。
【００２１】
従って、本発明の一つの目的は、２本の光ファイバ線と、第一の光通信線を通じて、少なくとも１つの信号を伝送する第一の送信機と、第二の光通信線を通じて、少なくとも１つの信号を伝送する第二の送信機と、上記第一及び第二の通信線の各々における少なくとも１つの２段の増幅器と、増幅器の上記段に対し励起信号を提供するレーザポンプと、第一の光通信線から信号を受け取る第一の受信機と、第二の光通信線から信号を受け取る第二の受信機とを備える光通信システムの信頼性を改良することであり、その改良点は、上記レーザポンプが、上記第一及び第二の通信線の各々の上記少なくとも１つの増幅器の少なくとも１段に対し第一の励起信号を提供する単一のシステムを形成することにある。
【００２２】
上記のシステムは、上記第一及び第二の通信線の上記少なくとも１つの増幅器の他の段に対し第二の励起信号を更に提供することが好ましい。
【００２３】
上記レーザポンプは、少なくとも４台であることがより好ましい。
【００２４】
本発明の第二の目的は、２本の光ファイバ線と、各通信線内の少なくとも１つの２段の増幅器と、該増幅器の上記段に対して励起信号を提供するレーザポンプとを備える光増幅システムの信頼性を改良することであり、この改良点は、上記レーザポンプが、上記第一及び第二の通信線の各々の少なくとも１つの増幅器の少なくとも１つの段に対し第一の励起信号を提供する単一のシステムを形成する点にある。
【００２５】
上記のシステムは、上記第一及び第二の通信線の各々の上記少なくとも１つの増幅器の他の段に対して第二の励起信号を更に提供することが好ましい。
【００２６】
上記レーザポンプは、少なくとも４台であることがより好ましい。
【００２７】
本発明の更に別の目的は、第一及び第二の光ファイバ線から成る光通信システムにてレーザ励起信号を提供する方法であって、
ａ）第一及び第二のレーザ励起信号を発生させるステップと、
ｂ）第一及び第二の出力信号を形成し得るように第一及び第二のレーザ励起信号を結合するステップと、
ｃ）第三及び第四のレーザ励起信号を発生させるステップと、
ｄ）第三及び第四の出力信号を形成し得るように前記第三及び第四のレーザ励起信号を結合するステップを備える方法において、
１）第一及び第二の出力信号が前記第一の光ファイバ線の増幅器の第一及び第二の段の一方に供給され、前記第二の光ファイバ線の増幅器の第一及び第二の段の一方に供給されることと、
２）第三及び第四の出力信号が、前記第一の光ファイバ線の増幅器の第一及び第二の段のもう一方に供給され、前記第二の光ファイバ線の増幅器の第一及び第二の段のもう一方に供給されることとから成るように改良された方法を提供することである。
【００２８】
第一及び第三の出力信号は、第五及び第六の出力信号を形成し得るように結合される一方、第二及び第四の出力信号は、第七及び第八の出力信号を形成し得るように結合され、前記第五、第六、第七、第八の出力信号の各々は、増幅器の単一の段に供給される。
【００２９】
【発明の実施の形態】
本発明は、添付図面と共に、本発明の特定の一例としての実施の形態に関する以下の説明を読むことにより、一層完全に理解することができよう。
【００３０】
米国特許第５，１７３，９５７号による図８の公知の光増幅システムは、第一の光ファイバ線３０２と、第二の光ファイバ線３０４と、第一及び第二の増幅ファイバ３０６、３０８と、第一及び第二のＷＤＭ３１０、３１２と、カプラー３１４と、レーザポンプ３１６、３１８を備えている。レーザポンプ３１６、３１８は、カプラー３１４により結合される励起信号を提供する。結合された励起信号は、カプラー３１４から第一及び第二のＷＤＭ３１０、３１２をそれぞれ介して、第一及び第二の増幅ファイバ３０６、３０８に分配される。このようにして、第一及び第二の光ファイバ線の信号をそれぞれ増幅することができる。
【００３１】
このシステムにおいて、レーザポンプ３１６、３１８の一方が故障したならば、残りのレーザポンプは、増幅ファイバ３０６、３０８の励起を続行する。残りのレーザポンプのパワーが同一のまま（性能が低下した高温の待機モード）であるならば、レーザポンプが故障した場合、各光増幅器の励起パワーが低下することになる。これと代替的に、光増幅システムは、残りのレーザポンプ（性能が低下しない高温の待機モード）のパワーを増すことにより、励起パワーを低下させることなく、作動可能であるようにしてもよい。しかしながら、この場合、レーザポンプのパワーは約２倍にする必要があろう。
【００３２】
しかしながら、一方のレーザポンプが故障したならば、各増幅ファイバ内の励起パワーは、５０％低下する。
【００３３】
図２の光増幅システムは、２本の光ファイバ線５０２、５０４と、第一の光通信線５０２用の増幅ファイバ５０６、５０８と、第二の光通信線５０４用の増幅ファイバ５１０、５１２と、波長分割マルチプレクサ（ＷＤＭ）５１４、５１６、５１８、５２０と、カプラー５２２、５２４と、レーザポンプ５２６、５２８、５３０、５３２とを備えている。
【００３４】
この場合、レーザポンプ５２６、５２８の出力は、カプラー５２２により結合される。カプラー５２２からの結合した励起信号は、ＷＤＭ５１４、５２０を介して、それぞれ増幅ファイバ５０６、５１２を励起する。更に、レーザポンプ５３０、５３２の出力は、カプラー５２４により結合される。カプラー５２４からの結合された励起信号は、ＷＤＭ５１６、５１８を介して、それぞれ増幅器ファイバ５０８、５１０を励起する。従って、励起された増幅ファイバ５０６、５０８は、光ファイバ５０２から受け取った信号を増幅し、その励起された増幅ファイバ５１０、５１２は、光ファイバ５０４から受け取った信号を増幅する。図２の光増幅システムは、光ファイバ線５０２、５０４を通じて両方向に伝播する信号の増幅に適している。
【００３５】
図３において、光ファイバ線５０２は、送り線として機能する一方、光ファイバ線５０４は、戻り線として機能する。
【００３６】
この場合、光増幅システムは、２段の増幅器の各々における第一の段から第二の段にのみ光信号を伝送する光絶縁体６３４、６３６を更に備えている。これらの絶縁体６３４、６３６は、信号を実質的に伝送し、反対方向への光線の伝播を実質的に遮断する。更に、現在の利用可能な絶縁体と共に、例えば、９８０ｎｍという絶縁体の伝送帯域外の励起波長が使用されるならば、これらの絶縁体は励起光の通信線を遮断することができる。これらの絶縁体６３４、６３６は、それぞれの光ファイバ線の第一及び第二の増幅器の段の間に配置されて、反対方向に伝播するＡＳＥを低下させることにより、騒音値及び利得の性能を最大にする。この場合、図示していないが、増幅器の１つが第一の段内の同一方向への伝播ポンプと、第二の段内の反対方向への伝播ポンプとを有しており、絶縁体は、２つのポンプの結合を更に防止する。
【００３７】
絶縁体を光増幅器内に使用することに関する更なる説明は、米国特許第５，２０４，９２３号に、及びＳＰＩＥｖｏｌ．１７８９のファイバレーザ源及び増幅器（Ｆｉｂｅｒ Ｌａｓｅｒ Ｓｏｕｒｃｅｓ ａｎｄ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒｓ）ＩＶ（１９９２）、１４５−１５４ページにＭ．Ｎ．ゼルヴァス（Ｚｅｒｖａｓ）、Ｒ．Ｉ．ラミング（Ｌａｍｉｎｇ）、及びＤ．Ｎ．ペイン（Ｐａｙｎｅ）が発表した「光絶縁体を内蔵する、エルビウムでドープした効率的なファイバ増幅器（Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ Ｅｒｂｉｕｍ−Ｄｏｐｅｄ Ｆｉｂｒｅ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒｓ Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｉｎｇ ａｎ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｉｓｏｌａｔｏｒ）」に開示されている。
【００３８】
光絶縁体６３４、６３６に代えて、又は、これらの光絶縁体６３４、６３６の一方、又はその双方と組み合わせて、公知の技術に従って、公知の手段を使用し、当業者は、本発明の具体的な実施の形態の必要条件を具体化することができる。かかる手段の例としては、例えば、光循環器のような単方向手段、例えば、ＡＳＥを除去するフィルタのようなフィルタ手段、通信線へ光信号を選択的に追加し且つ通信線から光信号を減少させる選択的、即ち時間選択型のマルチプレキシング／デマルチプレキシング手段、波長の分散を補正する分散補正手段である。上述の手段は、組み合わせることができる。例えば、フィルタ、マルチプレクサ／デマルチプレクサ及び／又は分散補正器と組み合わせて、光学的サーキュレータを使用することができる。
【００３９】
図３の増幅ファイバ５０６、５０８、５１０、５１２は、エルビウムをドープしたファイバである。一例において、増幅ファイバは、ゲルマニウムエルビウム（Ｇｅ／Ｅｒ）でドープしたコアを有する、０．３の口径を持つ二酸化ケイ素ファイバである。エルビウムは、活性ドーパントとして機能する。上述の状態にて７ｄＢ／ｍの信号損失を生じさせる光ファイバのコアのＥｒ濃度であるならば、例えば、長さ約１７ｍの増幅ファイバにより、組み合わせた第一及び第二の段に対し適正な増幅が為される。
【００４０】
図３に開示するように、信号Ｓ_ｉｎ及びＳ_ｏｕｔは、単一チャネル、又は多数チャネル（例えば、ＷＤＭ）伝送に対して、ファイバの活性ドーパントの増幅帯域にて選択された１つ以上の別個の波長を含んでいる。
【００４１】
レーザポンプ５２６、５２８、５３０、５３２は、予め選択された励起波長にて励起信号を発生させるレーザダイオードポンプであることが好ましい。その他の波長を選択することができるが、図３の例におけるエルビウムでドープしたファイバは、９８０ｎｍの励起信号により励起される。上述した実験において、１５３６ｎｍの波長の単一のチャネルを伝送した。
【００４２】
９８０ｎｍの励起波長は、エルビウムをドープしたファイバ内で低騒音にて比較的大きい利得が得られる。これと代替的に、例えば、励起ポンプに対し１４８０ｎｍを使用してもよい。信号及び励起信号についてその他の波長を使用することができる一方、励起信号の波長は、一般に、信号よりも短い。
【００４３】
異なる分割比を適宜に選択することができるが、この好適な実施の形態において、カプラー５２２、５２４は、３ｄＢカプラーであり、このため、カプラー５２２から流れる結合励起信号は、互いに等しく、カプラー５２４から流れる結合励起信号もまた、互いに等しい。
【００４４】
対応する増幅ファイバ及びＷＤＭの位置は、信号の方向に関して同一方向に励起し、又は反対方向に励起可能な形態とすることができる。即ち、励起信号及び信号の方向は、同一方向、又は反対方向とすることができる。図３には、全ての増幅ファイバを同一方向に励起する状態が示されている。更に、各２段の増幅器のそれぞれの段の各々の励起方向が異なるようにすることができる。
【００４５】
対の結合レーザダイオードポンプ５２６、５２８、又は５３０、５３２は、好適な実施の形態にて２つのモード、即ち、性能が低下した高温の待機モード、又は性能が低下しない高温の待機モードの一方にて作動可能である。即ち、性能が低下した高温の待機モードにおいて、１つのレーザダイオードポンプが故障したならば、残りのレーザダイオードポンプが同一のパワー準位にて作動を続ける。性能が低下しない高温の待機モードにおいて、対の結合レーザダイオードの残りのもののパワーは、損失を補い得るように増大する。
【００４６】
光ファイバ線の各々に対し２段の増幅器から成り、性能が低下し、及び性能が低下しない高温の待機モードにて作動する、図３の光増幅システムにて行った実験結果が表１及び表２にそれぞれまとめてある。この場合、第一及び第二の２段の増幅器に沿った利得Ｇ１、Ｇ２は、対数ｄＢ単位で示してある。表１において、１つのレーザポンプが故障したならば（Ｐ_ｐ２＝０）、小さい信号のとき、最大の利得損失は約２．５ｄＢであり、増幅器が飽和状態で作動しているとき、約３ｄＢとなる一方、最大の騒音値の増大は、約０．５ｄＢである。上記利得損失における多少の差は、第二段の増幅ファイバ５０８、５１２と比較したときの第一段の増幅ファイバ５０６、５１０における対応する性能の相違に依存する。このように、利得の損失は、上記第一又は第二の段に対する励起パワーの低下に依存して僅かに相違する。
【００４７】
本発明の有利な点を評価すべく、図８の公知の増幅システムにより追加的な実験を行った。該当する結果は、表４及び表５にまとめてあり、性能が低下し、及び性能が低下しない高温の待機モードにてそれぞれ作動したときの図８の光増幅システムの性能が示してある。この場合、１段増幅器の第一及び第二の段に沿った利得Ｇ１、Ｇ２は、対数ｄＢ単位で示してある。表４から、１つのレーザポンプが故障したとき（Ｐ_ｐ２＝０）、小さい信号の場合、利得損失は約５ｄＢであり、増幅器が飽和状態で作動しているとき、約４ｄＢである一方、騒音値の増大は、小さい信号の場合、約１ｄＢであり、増幅器が飽和状態で作動しているとき、約１．５ｄＢであることが分かる。
【００４８】
表４のデータと比較するならば、本発明の第一の好適な実施の形態による、図３の増幅システムの性能は、レーザポンプが故障した場合、利得損失に関して少なくとも約２ｄＢだけ優れ、また、騒音値に関して少なくとも約０．５ｄＢだけ優れることが表１のデータから理解される。
【００４９】
図４の光増幅システムは、第一の実施の形態と同様の方法にて作動するが、その唯一の相違点は、カプラー７２２は、ＷＤＭ７１４、７１８を介して増幅ファイバ７０６、７１０にそれぞれ接続され、カプラー７２４は、ＷＤＭ７１６、７２０を介して増幅ファイバ７０８、７１２にそれぞれ接続される点である。
【００５０】
上記第二の実施の形態には、図３に示した方法と同様の方法にて絶縁体が設けられることが好ましい。
【００５１】
更に、光ファイバ線７０２、７０４がそれぞれ送り線及び戻り線として作用するとき、第一段の増幅ファイバ７０６、７１０は、カプラー７２２からの出力内の同一の結合励起信号により励起され、第二段の増幅ファイバ７０８、７１２は、カプラー７２４からの出力内の同一の結合励起信号により励起される。このため、レーザポンプが故障すると、双方の２段増幅器の第一段の増幅ファイバ７０６、７１０、又は第二段の増幅ファイバ７０８、７１２の双方における励起パワーが低下することになる。このことは、２本のファイバ線の２段の増幅器は、完全に等しい利得の損失が生じ、それは、第一段の増幅ファイバ７０６、７１０の性能は、互いに等しく、また、第二段の増幅ファイバ７０８、７１２の性能も互いに等しい一方、それぞれの第二段と比較したとき（７０８、７１２）、各第一段（７０６、７１０）の性能が僅かに相違するためである。
【００５２】
図５の第三の実施の形態は、２本の光ファイバ線８０２、８０４と、第一の光ファイバ８０２用の増幅ファイバ８０６、８０８と、第二の光ファイバ８０４用の増幅ファイバ８１０、８１２と、レーザポンプ８１４、８１６、８１８、８２０と、カプラー８２２、８２４、８２６、８２８と、ＷＤＭ８３０、８３２、８３４、８３６を備えている。
【００５３】
この場合、レーザポンプ８１４、８１６、８１８、８２０の出力は、カプラー８２２、８２４によりそれぞれ結合される。一方、カプラー８２２からの第一の結合励起信号、及びカプラー８２４からの第一の結合励起信号は、カプラー８２６により結合される一方、カプラー８２２からの第二の結合励起信号及びカプラー８２４からの第二の結合励起信号は、カプラー８２８により結合される。次に、カプラー８２６、８２８からの励起信号は、任意の所望の組み合わせて、それぞれのＷＤＭ８３０、８３２、８３４、８３６を介して増幅ファイバ８０６、８０８、８１０、８１２に入る、この第三の実施の形態もまた、光ファイバ線８０２、８０４を通って両方向に伝播する信号の増幅に適している。
【００５４】
図６に開示した実施の形態において、光ファイバ線８０２は、送り線として機能する一方、光ファイバ線８０４は、戻り線として機能する。
【００５５】
この場合、該光増幅システムは、絶縁体９３８、９４０を更に備えている。この好適な実施の形態において、絶縁体９３８、９４０は、反対方向に伝播する騒音を遮断する一方で、信号を完全に伝送する。第一の実施の形態について説明したように、それぞれの光ファイバ線の第一及び第二の増幅器段の間に絶縁体９３８、９４０が配置されている。
【００５６】
図６の増幅ファイバ８０６、８０８、８１０、８１２は、上述したようにエルビウムでドープしたファイバである。エルビウムでドープした図６のファイバは、励起信号によって励起される。このようにして、この信号は増幅ファイバ内の誘導された放出体により増幅が為される。
【００５７】
図６に図示するように、信号Ｓ_ｉｎ及びＳ_ｏｕｔは、ファイバの活性ドーパントの増幅帯域内で選択された１つ以上の別個の波長を含むことが好ましい。更に、レーザポンプ８１４、８１６、８１８、８２０は、予め選択された励起波長にて励起信号を発生させるレーザダイオードポンプである。図６のエルビウムをドープしたファイバは、９８０ｎｍの励起信号で励起される一方、上述したように、その他の波長を選択することも可能である。該励起信号の波長は、一般に、該信号よりも短い。
【００５８】
この好適な実施の形態において、カプラー８２２、８２４、８２６、８２８は、カプラー８２６、８２８から流れる結合励起信号は互いに等しいように３ｄＢカプラーである。
【００５９】
更に、対応する増幅ファイバ及びＷＤＭの位置は、信号の方向に関して同一方向に又は反対方向に励起し得る設計とすることができる。即ち、励起信号及び信号の方向は等しくし又は反対にすることができる。更に、各二段増幅器のそれぞれの段の励起方向は同一である必要はない。例えば、図６には、増幅ファイバ８０８、８１２が同一方向に励起され、増幅ファイバ８０６、８１０が反対方向に励起される状態が示してある。
【００６０】
この第三の実施の形態において、対の結合レーザダイオードポンプ８１４、８１６、８１８、８２０は２つのモード、即ち、性能が低下した高温の待機モード、又は性能が低下しない高温の待機モードの一方にて作動する。即ち、性能が低下した高温の待機モードにおいて、レーザダイオードポンプが故障したとき、残りのレーザダイオードポンプは同一のパワー準位でその作動を続ける。一方、性能が低下しない高温の待機モードにおいて、１つのレーザダイオードポンプが故障したとき、この損失を補い得るように少なくとも１つの残りのレーザダイオードポンプのパワーが増大する。
【００６１】
このシステムの残りの全てのレーザダイオードポンプのパワーは損失を補い得るように増大することが好ましい。この配置は、対の結合レーザポンプの残りのもののパワーのみが増大する場合と比べて、レーザポンプを少ない駆動電流で作動することを可能にする。このようにして、レーザの寿命は長くなり、通信システムの信頼性が増す。
【００６２】
図６の光増幅システムの性能を示し、性能が低下した高温の待機モードにて作動したときの実験結果が表３に示してあり、この場合、第一及び第二の二段増幅器の利得Ｇ１、Ｇ２はｄＢの単位で示してある。１つのレーザポンプが故障したとき（Ｐ_ｐ２＝０）、利得は、小さい信号利得の場合、１ｄＢだけ低下し、増幅器が飽和状態で作動しているとき、１．５ｄＢだけ低下する一方、最大の騒音値の増大は約０．５ｄＢである。
【００６３】
表４のデータと比較すれば、１つのレーザポンプが故障した場合、本発明の第三の好適な実施の形態に従い、図６の増幅システムにて得られる利得の改良程度は約２．５ｄＢ乃至約４ｄＢの範囲にある一方、騒音値の改良程度は約０．５ｄＢ乃至約１ｄＢの範囲にあることが表３のデータから理解される。
【００６４】
図７において、受信機／送信機ステーション１００２は、光ファイバ線１００４、１００６に対し光ファイバ信号を受け取り且つ送信する。受信機／送信機１００２の各々は、双方の受信機と、１つ以上の光チャネルを備えており、光ファイバ線１００４、１００６の各々が信号を両方向に送ることができるようにする。この場合、増幅器は、双方向に作動可能な形態でなければならない。
【００６５】
これと代替的に、１つの光ファイバ線の一端の受信機／送信機ステーション１００２は、１つ以上の受信機を有し、その光ファイバ線の他端の受信機／送信機ステーション１００２は、１つ以上の送信機を有するようにしてもよい。この場合、光ファイバ線１００４、１００６の各々は信号を一方向にしか伝送しない。その２本の線は、同一方向に作動し、又はそれぞれ送り線及び戻し線として機能するようにすることができる。何れの場合でも、ステーション１００２の受信機／送信機は、１つ以上の独立的な光チャネルを伝送し得るようにすることができる。これらのチャネルは、例えば、ＷＤＭ、ＴＤＭ又は偏光マルチプレクサ手段のような公知の任意の手段により多重化することができる。この光通信システムは、信号を増幅する光増幅システム１００８を更に備えている。該光増幅システム１００８は、本明細書に記載した型式の任意のものとすることが好ましい。
【００６６】
２本の独立的な光通信線に関して上述したが、本発明は、例えば、双方向光通信線にて作動する双方向増幅装置を形成し得るように２つの増幅器を共に配置するその他の場合にも適用される。
【００６７】
更に、本発明による２本の通信線から成る対の増幅器は単一の装置を形成し、単一のケース内に容易に収容することができる。このことは、よりコンパクトな通信システムの設計が可能となる。
【００６８】
本発明の精神又は範囲から逸脱せずに、本発明の光増幅システムに種々の改変例及び変更を加え得ることが当業者に明らかであろう。このため、本発明は、上記の改変例及び変更例をも包含することを意図するものである。
【００６９】

【００７０】

【００７１】

【００７２】

【００７３】

【図面の簡単な説明】
【図１】２段の増幅器を備える可能な光増幅システムの線図である。
【図２】本発明の第一の実施の形態による光増幅システムの線図である。
【図３】図２に図示した型式の光増幅システムの一つの好適な実施の形態の線図である。
【図４】本発明の第二の実施の形態による光増幅システムの線図である。
【図５】本発明の第三の実施の形態による光増幅システムの線図である。
【図６】図５に図示した型式の光増幅システムの一つの好適な実施の形態の線図である。
【図７】本発明による光通信システムの概略図的な線図である。
【図８】米国特許第５，１７３，９５７号による従来の光通信システムの線図である。
【符号の説明】
８０２ 第一の光ファイバ線 ８０４ 第二の光ファイバ線
８０６、８０８ 第一の光ファイバ用の増幅ファイバ
８１０、８１２ 第二の光ファイバ用の増幅ファイバ
８１４、８１６、８１８、８２０ レーザポンプ
８２２、８２４、８２６、８２８ カプラー
８３０、８３２、８３４、８３６ ＷＤＭ

Claims (8)

1. 第一の光ファイバ線（５０２，７０２，８０２）及び第二の光ファイバ線（５０４，７０４，８０４）と、
   前記第一の光ファイバ線及び第二の光ファイバ線の各々における少なくとも１つの２段の増幅器と、
   第一及び第二のレーザポンプ信号を提供するレーザポンプ対（５２６，５２８，７２６，７２８，８１４，８１６）と、
   前記第一及び第二のレーザポンプ信号を結合して第一及び第二の出力信号を生成する第一のカプラ−（５２２，７２２，８２２）と、
   第三及び第四のレーザポンプ信号を生成する別のレーザポンプ対（５３０，５３２，７３０，７３２，８１８，８２０）と、
   前記第三及び第四のレーザポンプ信号を結合して第三及び第四の出力信号を生成する第二のカプラ−（５２４，７２４，８２４）とを備える光通信システムにおいて、
   前記第一の光ファイバ線（５０２，７０２，８０２）の増幅器の第一及び第二の段の１つに対し、及び前記第二の光ファイバ線（５０４，７０４，８０４）の増幅器の第一及び第二の段の１つに対し、第一及び第二の出力信号が供給され、
   前記第一の光ファイバ線（５０２，７０２，８０２）の増幅器の第一及び第二の段の他方に対し、及び前記第二の光ファイバ線（５０４，７０４，８０４）の増幅器の第一及び第二の段の他方に対し、第三及び第四の出力信号が供給されるようにした光通信システム。
2. 請求項１に記載の光通信システムにおいて、該光通信システムは、
   前記第一の光ファイバ線（５０２，７０２，８０２）において少なくとも１つの信号を送信する第一の送信機と、
   前記第二の光ファイバ線（５０４，７０４，８０４）において少なくとも１つの信号を送信する第二の送信機と、
   前記第一の光ファイバ線（５０２，７０２，８０２）から前記信号を受信する第一の受信機と、
   前記第二の光ファイバ線（５０４，７０４，８０４）から前記信号を受信する第二の受信機と、を更に備える光通信システム。
3. 請求項１又は２に記載の光通信システムにおいて、
   前記レーザポンプがレーザダイオードポンプである、光通信システム。
4. 請求項３に記載の光通信システムにおいて、
   前記第一のカプラー（８２２）からの前記第一の出力信号と、前記第二のカプラー（８２４）からの前記第三の出力信号とを結合する第三のカプラー（８２６）と、
   前記第一のカプラー（８２２）からの前記第二の出力信号と、前記第二のカプラー（８２４）からの前記第四の出力信号とを結合する第四のカプラー（８２８）と、
   を更に備える、光通信システム。
5. 請求項１乃至４の何れかに記載の光通信システムにおいて、
   前記第一の光ファイバ線及び第二の光ファイバ線における増幅器の前記段の各々が波長を分割するマルチプレクサ(multiplexer)（５１４，５１６；５１８，５２０）に接続される、光通信システム。
6. 請求項１乃至５の何れかに記載の光通信システムにおいて、
   前記第一の光ファイバ線及び第二の光ファイバ線（５０２，５０４）の各々における前記少なくとも１つの２段増幅器（５０６，５０８；５１０，５１２）が、前記増幅器の前記第一及び第二の段の間に配置された絶縁体（６３４，６３６）を更に備える、光通信システム。
7. 第一及び第二の光ファイバ線（５０２，７０２，８０２，５０４，７０４，８０４）を備える光通信システムにてレーザポンプ信号を提供する方法であって、
   ａ）第一及び第二のレーザポンプ信号を発生させるステップと、
   ｂ）第一及び第二の出力信号を形成し得るように、前記第一及び第二のレーザポンプ信号を結合するステップと、
   ｃ）第三及び第四のレーザポンプ信号を発生させるステップと、
   ｄ）第三及び第四の出力信号を形成し得るように、前記第三及び第四のレーザポンプ信号を結合するステップとを備える方法において、
   １）前記第一の光ファイバ線（５０２，７０２，８０２）の増幅器の第一及び第二の段の１つに対し、及び前記第二の光ファイバ線（５０４，７０４，８０４）の増幅器の第一及び第二の段の１つに対し、第一及び第二の出力信号が供給され、
   ２）前記第一の光ファイバ線（５０２，７０２，８０２）の増幅器の第一及び第二の段の他方に対し、及び前記第二の光ファイバ線（５０４，７０４，８０４）の増幅器の第一及び第二の段の他方に対し、第三及び第四の出力信号が供給されるようにした、方法。
8. 請求項７に記載の方法において、
   第一及び第三の出力信号が第五及び第六の出力信号を形成し得るように結合される一方、第二及び第四の出力信号が第七及び第八の出力信号を形成し得るように結合され、
   前記第五、第六、第七及び第八の出力信号の各々が、前記第二の光ファイバ線の増幅器の単一の段に供給されるようにした、方法。

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